热效率高就一定省油?很多人都是一头雾水

近些年来，各大厂商新推出的引擎总喜欢把“热效率”这三个字作为卖点，比如本田L15B系列引擎最大热效率达37%，大众集团2.0T低功率引擎（EA8883B）最大热效率37%，而丰田新一代凯美瑞所搭载的引擎，最大热效率更是达到了40%。那么热效率到底是个什么东西，很多人都是一头雾水，今天就来掰扯清楚。

热效率是什么？

现今的内燃机都是先将燃料燃烧从化学能转换为热能，接下来才是把热能变成机械能推动车辆前进，我们所说的热效率就是热能转换为机械能的比值，比如40%的热效率，就是有40%的热能转换为机械能。为了方便理解，就拿我们的身体来打个比方。有些人吃什么都不胖，而有些人喝凉水都长肉，原因在于每个人体质不同，所以对食物的吸收率也就不同了。可以把这些易胖体质看成热效率高的，吃同样的食物他们可以把更多的能量变为脂肪储存起来。换做车也如此，消耗同等量的燃油，热效率越高车就能行驶得越远。

当然对于爱美的女生来说，肯定是希望身体的“热效率”低点好，毕竟男生里喜欢女神的要远多过女汉子。但对于汽车来说却恰恰相反，那为何世界上最牛的引擎热效率仅有40%呢？同样拿我们的身体举例，比方一个苹果有50千卡的热量，但身体不可能将这50千卡的热量全部转换成脂肪，我们咀嚼、消化、吸收这一系列的过程都要消耗能量，最终可能只有50%的热量变成了脂肪。

一台引擎同样不可能将所有热能全部转换为机械能，我们需要的是燃烧后使气体膨胀的这部分能量，其余的热量都白白浪费掉了。此外发动机运转时还有泵气损失、机械损失、排气损失等额外的消耗，所以能达到40%的最大热效率对一款发动机来说已经很厉害了。

最大热效率又是什么？

大家注意到了没有，在说热效率时都会在之前加一个“最”字，也就是说37%也好，40%也罢，只是一个瞬时值或者是个区间值，并不是说能始终保持在这个水平。我通过下面这张“发动机万有特性”图来解释最大热效率的意义。

此图中，横轴表示引擎的转速，纵轴表示引擎的扭矩，从左上往右下沿伸的蓝色曲线是引擎的功率（也叫等功率线），而那些一圈一圈不同颜色的区域代表引擎的燃油效率（可以看做热效率）。这张图很像我们中学地理课中的登高线地形图，为了方便理解就把它当做等高线来看。其中的山顶部分，也就是红色的区域就是最大热效率区，随着海拔的降低，热效率也越来越低。之前所说的最大热效率就是指山顶这部分，一台好的引擎，不仅热效率要高，而且热效率还要宽泛。换句话讲，这座山不仅要高，同时地势要缓，山顶面积要大，下面这张三维图更容易理解。

假如一款引擎，虽说最大热效率很高（这座山的海拔高），但最大热效率的区间很窄（山势陡峭、山顶很尖），实际使用中同样没啥意义，就如同我们说巍峨的昆仑山和险峻的华山一样。

热效率和省油有什么关系？

如果热效率和我们的实际用车联系不大，那也没必要前面说这么多。其实热效率跟我们用车关系最大的就是油耗了。说到这估计很多人要瞪大眼睛了，毕竟现在国内的油，啊不油桶都这么贵了。那热效率和油耗有什么关系呢？无图无真相，所以还是来看图说话。

从图中可以看到，最大热效率区处于中低转速较高负载的区域，想省油就是要使引擎尽量在“山顶”区域运转。但实际驾驶过程中是不可能让引擎始终处于“山顶”地带工作的，动力输出会随着速度变化而改变。其中影响最大的是空气阻力，它和速度的平方成正比关系。好吧，还是说人话吧，简单说就是当速度增加10，阻力就会增加100。所以当速度发生变化，引擎的负载也会剧烈变化，只有维持恒定的速度，使牵引力和阻力达到平衡时，才能维持热效率不变。

这也解释了为什么CVT变速箱相对省油，因为它可以恒定转速（也就是锁定横轴）实现变速变矩。变量少了自然可以让发动机的负载更平稳，能更多地利用到引擎的高效区，从而达到省油的目的。

同样的道理，PS架构的混合动力车，比如本田iMMD、丰田THS很省油，因为它们把变速过程中负载的波动交给了电动机处理，发动机始终处于“山顶”的高效区。对于非混动的车来说，想省油最好的办法是保持一个速度巡航，这速度要根据引擎特性以及风阻系数来定，一般在60km/h到90km/h之间。

写在最后

本期尽量用最简单的方法给大家解释了热效率的概念，大家如果想原汁原味的理解，还是应该去网上查看资料，其中有很多的计算以及公式的推导。当然懒得去查也没关系，只要记住最高热效率不等于省油的保险柜，想要省油还是要减少频繁地变速行驶，当然这在拥堵的城市道路中挺难做到的。